Принципы масштабирования бт процессов. Масштабирование



Скачать 23.43 Kb.
Дата26.04.2016
Размер23.43 Kb.
Принципы масштабирования БТ процессов.

Масштабирование - это перенесение лабораторных процессов культивирования биообъектов в условиях крупнотонажного БТ производства.

Основная задача масштабирования: сохранение выхода биомассы, или целевого продукта, при минимальных затратах субстрата, энергии и продолжительности культивирования.

Главными параметрами обуславливающие масштабные эффекты являются:

- число генераций необходимых для достижения заданной концентрации биомассы. Это число генераций является функцией объема биореактора.

V [X] / [X0] = e μτ

X-конечная концентрация биомассы; X0- засевная доза; V- рабочийй объем.

Ng = 1,44 (ln V + ln [X] – ln [X0]), где Ng число генераций

- режим стерилизации.

При увеличении размеров емкостного аппарата для стерилизации, площадь его внутренней поверхности резко снижается относительно объема аппарата, что затрудняет передачу тепла по объему среды и приводит к увеличению времени необходимому для нагрева всего объема среды, до температуры стерилизации. В связи с этим при переработки больших объемов сырья, как правило используют непрерывный режим стерилизации.

- режим перемешивание и аэрации среды.

Для обеспечения постоянной скорости масса переноса питательных веществ и кислорода (для аэробных процессов), при условии сохранения постоянной скорости потребления питательных веществ и кислорода культурой, окружную скорость перемешивающего устройства увеличивают на коэффициент 3, где М-это масштаб увеличения диаметра аппарата.

- интенсивность переноса тепла в объеме аппарата.

Все БТ процессы проводят при условии поддержания теплового баланса в аппарате.



Qмет + Qпер – Qисп – Qт/о = 0

Qмет- тепло затрачиваемое на поддержание метаболизма культуры; Qпер- тепло затрачиваемое на перемешивание среды; Qисп- тепло отводимое с газами и парами; Qт/о- тепло отводимое с тепло и хладоносителем;

Масштабирования БТ процессов в общем случае основывается на 2-х ключевых принципах:

1- масштабирование при обеспечении постоянного потребления энергии на единицу объема биореактора.

Рg = K (Pi * N Di3 / Q 0,56)0,45

Рg- суммарное потребление энергии на процесс ферментации; K- const учитывающая увеличение гео-метрических размеров аппарата; Pi- энергия потреб-ляемая неаэрируемым ферментатором; Q- скорость аэрации м3 / м3 в мин; Di- диаметр мешалки;N- частота вращения мешалки (мин ˉ1) Ce′ - Ce Ce′ - Ce



2- масштабирование при условии сохранения постоянной скорости переноса О2 (для аэробного производства).

Реализация этого принципа основана на создание условий обеспечивающих поддержание постоянного значения коэффициента диффузии кислорода.

Скорость переноса кислорода исходя из соотношения между плотностью потока на площадь поверхностного раздела г/ж к объему жидкой фазы в реакторе:

Q o2 = K l o2 (Ce′ - Ce) * A / V,



K l o2 - коэфф. массы передачи кислорода; Ce′ и Ce- концентрация растворенных веществ в жидкой фазе находящийся в равновесии с газовой фазой и в объеме жидкой фазы; А- суммарная площадь поверхности раздела, г/ж


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница